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Dynamical approximations for composite quantum systems: Assessment of error estimates for a separable ansatz

Authors :
Irene Burghardt
Rémi Carles
Clotilde Fermanian Kammerer
Benjamin Lasorne
Caroline Lasser
Institute of Physical and Theoretical Chemistry [Frankfurt am Main]
Goethe-Universität Frankfurt am Main
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
AGROCAMPUS OUEST
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Laboratoire Analyse et Mathématiques Appliquées (LAMA)
Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM)
Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Zentrum Mathematik, Technische Universität München
Technische Universität Munchen - Université Technique de Munich [Munich, Allemagne] (TUM)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Agro Rennes Angers
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM)
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Université de Montpellier (UM)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
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Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Agro Rennes Angers
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Technische Universität München [München] (TUM)
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Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 2022, 55 (22), pp.224010. ⟨10.1088/1751-8121/ac6841⟩, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, IOP Publishing, 2022, 55 (5), pp.n° 224010. ⟨10.1088/1751-8121/ac6841⟩, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 2022, 55 (5), pp.n° 224010. ⟨10.1088/1751-8121/ac6841⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

Numerical studies are presented to assess error estimates for a separable (Hartree) approximation for dynamically evolving composite quantum systems which exhibit distinct scales defined by their mass and frequency ratios. The relevant error estimates were formally described in our previous work Burghardt et al (2021 J. Phys. A: Math. Theor. 54 414002). Specifically, we consider a representative two-dimensional tunneling system where a double well and a harmonic coordinate are cubically coupled. The time-dependent Hartree approximation is compared with a fully correlated solution, for different parameter regimes. The impact of the coupling and the resulting correlations are quantitatively assessed in terms of a time-dependent reaction probability along the tunneling coordinate. We show that the numerical error is correctly predicted on moderate time scales by a theoretically derived error estimate.

Details

Language :
English
ISSN :
17518113 and 17518121
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 2022, 55 (22), pp.224010. ⟨10.1088/1751-8121/ac6841⟩, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, IOP Publishing, 2022, 55 (5), pp.n° 224010. ⟨10.1088/1751-8121/ac6841⟩, Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, 2022, 55 (5), pp.n° 224010. ⟨10.1088/1751-8121/ac6841⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d7338b31a26a9f81f9a878a68e142e35
Full Text :
https://doi.org/10.1088/1751-8121/ac6841⟩